Фосфорные удобрения, содержащие фосфорные соединения, нерастворимые в воде, но растворимые в слабых кислотах

 

 

Преципитат (дикальций фосфат) СаНРО₄∙2Н₂О содержит 25-35% Р₂О₅ в зависимости от исходного фосфатного сырья. Это белый или светло-серый порошок, обладающий хорошими физическими свойствами (не слеживается и хорошо рассеивается). Фосфорная кислота преципитата растворяется в лимоннокислом аммонии и доступна растениям.

Это фосфорное удобрение получается осаждением фосфорной кислоты известковым «молоком» или мелом (количество известкового «молока» при осаждении строго регулируется, так как при его избытке может получиться трикальцийфосфат, менее доступный для растений):

Н₃Р0₄ + Са(ОН)₂ = СаНР0₄-2Н₂0.

Затем преципитат отделяют от жидкости и осторожно сушат при температуре не более 100°, так как может быть потеряна кристаллизационная вода, что понизит растворимость преципитата и доступность его растениям.

Томасшлак содержит фосфор в основном в виде тетракальций-фосфата (4СаО∙Р₂О₅ или Са₄Р₂О₉) или силикокарнатита (Са₄Р₂О₉∙CaSiО₃). По стандарту в нем должно быть не менее 14% лимонно-растворимой Р₂О₅. Это щелочное удобрение, получаемое размолом побочного продукта (шлака) переработки богатых фосфором чугунов по щелочному методу на сталь и железо. Примесь фосфора снижает качество последних. Для освобождения металла от фосфора при плавке чугуна добавляют СаО, который связывает образующийся Р₂0₅. Фосфор окисляется при температуре 1800-2000° до Р₂0₅. Связывание Р₂0₅ приводит к образованию известковых солей фосфорной кислоты. Эти соединения вместе с кремнекислым кальцием и другими примесями всплывают на поверхность металла в виде шлака. Его сливают, а после остывания дробят и размалывают и в таком виде применяют в качестве фосфорного удобрения. При большом количестве SiО₂ в основном образуется двойная соль тетракальциевого фосфата и кремнекислого кальция - силикокарнатита, а при недостатке SiО₂ преобладает тетракальцийфосфат. Обе соли растворимы в лимоннокислом аммиаке и 2%-й лимонной кислоте. Лимонно-растворимой Р₂О₅ в томасшлаке содержится 75-90% от общего содержания. В его состав входят также соединения железа, алюминия, магния, марганца, молибдена, ванадия и других элементов.

Термофосфаты содержат 18-34% P₂O₅, производятся путем сплавления или спекания природных фосфатов (фосфоритов или апатитов) со щелочными солями (содой, поташем и др.), с природными щелочными силикатами, металлургическими шлаками, известью, кварцем и другими соединениями. В этом случае труднодоступная фосфорная кислота переходит в растворимую в лимонной кислоте. Температура плавления термофосфатов 1000-1200°С. При высокотемпературной обработке разрушается кристаллическая решетка фосфата, выделяется фтор; фосфор природных фосфатов переходит в усвояемый растениями трикальцийфосфат 3СаО∙Р₂О₅ и другие соединения. Аморфная форма трикальцийфосфата получается и поддерживается стабильно при температуре 1180°С. С понижением температуры эта форма переходит в кристаллическую, плохо усвояемую растениями. Для уменьшения такого перехода реакционную массу быстро охлаждают.

По составу и свойствам термофосфаты близки к соединениям, содержащимся в томасшлаке. Термофосфаты, полученные сплавлением со щелочными солями, хорошо растворяются в лимонной кислоте и растворе лимоннокислого аммиака и обладают даже лучшей доступностью для растений, чем томасшлак. Преимущество этого способа приготовления фосфорного удобрения заключается в том, что для этого могут быть использованы низкопроцентные фосфориты и апатиты, непригодные для производства суперфосфатов.

Обесфторенные фосфаты Са₃(РО₄)₂ содержат 28-32% лимонно-растворимой Р₂О₅. Производят из апатита путем обработки водяным паром его смеси с небольшим количеством песка (2-3% кремнезема) при температуре 1400-1450°С. При такой обработке происходят разрушение кристаллической решетки фторапатита, удаление значительного количества фтора (до 90%) и переход фосфора в усвояемые для растений формы в виде лимонно-растворимого трикальцийфосфата и др. Удобрение, обладает хорошими физическими свойствами. По содержанию P₂O₅ удобрение относится к концентрированным фосфорным тукам. При основном внесении это удобрение на дерново-подзолистых и черноземных почвах не уступает суперфосфату. Обесфторенные фосфаты могут быть добыты из фосфоритов Каратау. В этом случае получаются удобрения, содержащие 20-22% лимонно-растворимой Р₂О₅. Обесфторенный фосфат применяется и для минеральной подкормки животных.

Костяная мука - побочный продукт переработки костей. Жир извлекается бензином, а обезжиренные кости обрабатываются паром под давлением 1,5-2 атм. с последующей промывкой водой для извлечения клея. Получается обезжиренная и обесклеенная костяная масса, которую подвергают обработке соляной кислотой. При этом способе минеральные вещества Са₃(РО₄)₂, Mg₃(PО₄)₂ и другие растворяются, остается мягкий остов, состоящий из оссеина. При нагревании с водой оссеин дает высококачественный клей (желатин). Фосфорная кислота из солянокислого раствора осаждается «известковым молоком» в виде преципитата по уравнению: Н₃РО₄ + Са(ОН)₂ = СаНРО₄∙2Н₂0.

Обезжиренная и обесклеенная костяная мука содержит 30-35% Р₂О₅ и до 1 % азота. Соединения фосфорной кислоты в костяной муке находятся в форме, нерастворимой в воде, однако более доступной для растений, чем фосфор фосфоритной муки. На эффективность костяной муки оказывает влияние кислотность почвы. На почвах даже со слабой кислотностью костяная мука оказывает хорошее действие на урожай различных культур.

Плавленый фосфат магния содержит 20% Р₂О₅ в лимонно-растворимой форме и около 12% MgO. Получают его сплавлением фосфорита с силикатным оливинитом или серпентинитом, которые содержат магний. Применять это удобрение лучше на супесчаных почвах, на которых культуры хорошо отзываются на магний.

Красный фосфор (229% Р₂О₅) представляет интерес как перспективное удобрение. Он может стать самым высококонцентрированным фосфорным удобрением. Для окисления его в почве необходимо применять одновременно катализатор (например, медь, около 1% от веса фосфора). На дерново-подзолистой почве, спустя уже три недели после заделки, 20% красного фосфора переходят в соединения, доступные злакам. По эффективности он не уступает суперфосфату, а в последействии превосходит его.

 

 

Нерастворимые фосфаты

 

 

Фосфоритная мука - самое дешевое из всех фосфорных удобрений. По объему производства и применения она занимает второе место после суперфосфата. Приготовление фосфоритной муки весьма просто. Фосфорит освобождается от посторонней примеси (гипса, песка и др.), затем дробится и размалывается до состояния тонкой муки (80% муки должно проходить через сито с диаметром 0,17 мм). Выпускается фосфоритная мука со следующим содержанием Р₂О₅ (%): высший сорт - 25; первый сорт - 22, второй сорт - 19. Как правило, для производства фосфоритной муки используются низкопроцентные фосфориты, малопригодные для химической переработки.

Усвоение фосфорной кислоты из фосфоритной муки зависит от кислотности почвы (актуальной, обменной и гидролитической), тонины помола, сопутствующих удобрений, особенностей некоторых растений лучше усваивать фосфорную кислоту из труднодоступных соединений. Процесс разложения фосфоритной муки можно представить уравнением

Са₃(РО₄)₂ + 2Н₂СО₃ = 2СаНРО₄ + Са(НСО₃)₂,

[ППК]2Н⁺ + Са(НСО₃)₂ → [ППК]Са²⁺ + 2Н₂СО₃

Фосфоритная мука получила в нашей стране широкое распространение. Серьезным недостатком фосфоритной муки является то, что она сильно пылит. Для преодоления этого неблагоприятного физического свойства фосфоритную муку смешивают с хлористым аммонием, что исключает пылеватость удобрения и повышает содержание лимонно-растворимого фосфора в 1,5 раза. Соотношение N:Р₂О₅ = 1:1; содержание каждого питательного элемента по 14%; с расплавленным дисульфатом калия при 205-210°С в течение 50-60 мин. в шнековом смесителе: пылеватость исчезает, Р₂О₅~16% (в том числе 70% лимонно-растворимой), К₂О - до 17%.

Вивианит (болотная руда) Fe₃(PО₄)₂∙8H₂О (28% Р₂О₅) - фосфорнокислая закисная соль железа. Встречается под слоем торфа в виде белесой массы. Это удобрение является хорошим источником фосфора для культур на дерново-подзолистых, серых лесных почвах и выщелоченных черноземах. Вивианит легко разрыхляется при высыхании и неплохо рассеивается.

Фосфорные удобрения различаются по химическому составу, содержанию в них фосфорной кислоты, растворимости и доступности их растениям. Эффективность их зависит от свойств удобрений, зональных особенностей почв, а также от агрохимических методов оптимизации применения фосфорных удобрений.

Особенности применения фосфорных удобрений с учетом растворимости фосфорного соединения заключаются в следующем:

- фосфаты, растворимые в воде, можно применять на всех почвах, под все культуры и в разных приемах;

- эффективность фосфатов, растворимых в слабых кислотах, зависит от почв - на кислых почвах действие их может быть сильнее (томасшлак, термофосфаты), чем суперфосфатов;

- труднорастворимые удобрения эффективны на кислых почвах Нечерноземной зоны и на северных черноземах (выщелоченных, деградированных). Однако на всех почвах более устойчивое положительное действие на урожай растений оказывают суперфосфат и преципитат.

В зависимости от свойств почв труднорастворимые фосфаты лучше вносить под зябь, чтобы удобрения смешивались с большим объемом почвы, а легкорастворимые должны иметь меньший контакт с почвенными частицами в целях меньшего поглощения и закрепления фосфорной кислоты удобрения почвой (т.е. последнее лучше вносить в рядки, лунки, борозды).

Эффект действия фосфорных удобрений обусловливается способностью отдельных растений усваивать фосфорную кислоту из труднорастворимых соединений. Растения нуждаются в фосфоре с начального периода своей жизни, так как они не только увеличивают урожай, но и улучшают его качество (сахаристость свеклы, крахмалистость картофеля и т.д.), повышают зимостойкость озимых культур, ускоряют созревание.

 

 

КАЛИЙНЫЕ УДОБРЕНИЯ

 

 

Удобрения, содержащие калий, производят из природных солей. Значительные залежи калийных солей имеются в России, Канаде, Германии, Франции, США, Испании и других странах.

Соликамское месторождение расположено по западному склону северной части Уральского хребта вблизи городов Соликамск и Березники. Калийные соли залегают под толщей наносных пород. Верхняя часть пласта представлена карналлитом КС1∙MgCl₂∙6Н₂О с примесью NaCl, CaSО₄∙2Н₂О, глины и других, содержащим до 17% К₂0. Карналлит имеет пеструю окраску от сочетания желтого, оранжевого, бурого и красного цветов, обусловленных примесью тонкодисперсных частиц железного блеска (Fe₂О₃). Ниже карналлита залегает мощный пласт сильвинита (mKCl + nNaCl) ( m и n - числа непостоянные). Этот пестроокрашенный минерал, содержащий 10-25% К₂О, является основным сырьем для получения хлористого калия.

Заволжское месторождение в России отличается содержанием преимущественно более ценных сернокислых солей. Основные минералы: полигалит, каинит, глазерит (3K₂SО₄-NaSО₄) и др. Главные пункты залегания этих солей находятся в Саратовской и Оренбургской областях, а также в Башкирии.

Большие месторождения калийных солей имеются на Украине в Ивано-Франковской и Львовской областях. В минералах этих месторождений преобладают лангбейнит (K₂SО₄∙2MgSО₄), каинит (КCl∙MgSО₄∙3Н₂О), полигалит (K₂SО₄∙MgSО₄∙2CaSО₄∙2H₂О), шенит (K₂SО₄∙MgSО₄∙6Н₂О). Это сырье перерабатывают на Стебниковском и Калушском комбинатах. В отличие от Соликамского месторождения здесь к солям примешано до 30% ила.

Белорусские залежи калийных солей (в Полесье), которые, по-видимому, являются продолжением прикарпатских месторождений, представлены сильвинитом, карналлитом и галитом. На базе белорусских залежей калийных солей близ г. Солигорска действуют шахты и калийные комбинаты.

Жилянское месторождение в Актюбинской области (Казахстан) представлено в основном полигалитом. Присутствуют также карналлит, сильвинит, глазерит и др. Природная полигалитовая соль является хорошим сырьем для производства сульфата калия, сернокислых калийно-магниевых солей и комплексных минеральных удобрений. После размола она может быть использована как сульфатная форма калийно-магниевого удобрения (13-15% К₂О, 6-7% MgO).

Как удобрение могут быть использованы и другие минералы, содержащие калий. К ним можно отнести алюмосиликат калия и натрия - нефелин (Na, K)₂О∙А1₂О₃∙2SiО₂, спутник апатита в Хибинском месторождении. Содержание калия в нем составляет 5-6%. Он нерастворим в воде, но в кислых почвах происходит частичное обменное разложение нефелина. В нем содержится также 10-13% Na₂0 и 8-10% СаО, поэтому на кислых почвах он может оказывать и нейтрализующее действие. Используют его только как местное удобрение на кислых, торфяных почвах.

Кроме этого, при производстве алюминия из нефелина в отход поступает карбонат калия, содержащий 63-67% К₂О. Это весьма ценное калийное удобрение, особенно для культур, чувствительных к хлору.

Калийные удобрения можно подразделить на сырые калийные соли и концентрированные калийные удобрения.

Сырые калийные соли (сильвинит, каинит) получают путем механической переработки природных калийных солей, которая сводится к дроблению и размолу соли и производится в непосредственной близости к источникам добычи. Обычно для этой цели используются наиболее концентрированные пласты месторождения. Менее же концентрированные идут на переработку. Первое время для удобрения больше использовались сырые калийные соли, а затем они стали вытесняться концентрированными удобрениями. Причина этого в том, что они содержат много балласта, который удорожает расходы на транспорт и внесение этого удобрения. Из сырых калийных солей наиболее распространены следующие.

Сильвинит (КС1+NaCl) содержит 12-18% К₂О и 35-40% Na₂О. Стандарт - 15% К₂О. Он гигроскопичен, при хранении слеживается, мало транспортабелен. Для предотвращения этого рекомендуется тщательное его перелопачивание.

Каинит (КCl∙MgSО₄∙3H₂О) с механической примесью каменной соли (NaCl), CaSО₄, MgSО₄ и др. Содержание К₂О около 10-12%. Представляет собой размолотую каинито-лангбейнитовую породу. Хорошее удобрение для сахарной свеклы на черноземах. Смешивая каинит и хлористый калий, получают калийную соль (30-40% К₂0).

Вследствие малой транспортабельности сырые калийные соли используются лишь в районах их добычи и в ограниченных размерах. Основная их часть используется для получения высококонцентрированных калийных удобрений.

Хлористый калий (КС1-63,2% К₂О) – основное калийное удобрение в России. Представляет собой белый мелкокристаллический продукт, имеет незначительную гигроскопичность, часто слеживается. В технических сортах, идущих на удобрение, содержится 50-60% К₂О.

Хлористый калий получают из природных калийных солей различными методами:

- основан на различной растворимости хлористого калия и других компонентов сырых калийных солей. Размолотый сильвинит растворяется при температуре 110°С в так называемом растворительном щелоке, представляющем собой насыщенный раствор NaCl. В этом щелоке будет растворяться только КС1 сильвинита, a NaCl остается нерастворимым и выпадает в осадок. Кристаллический осадок КС1 содержит 56,9-61,9% К₂О;

- технологические способы производства хлористого калия: 1) принцип флотации - способ разделения мелких твердых частиц различных веществ, основанный на различии в их смачивании, разделяются минералы сильвин (КС1) и галит (NaCl); в водный раствор тонко измельченной руды при взмучивании добавляют реагент-собиратель, который адсорбируется на поверхности кристалликов хлористого калия, при пропускании через пульпу воздуха сильвин вместе с пузырьками воздуха всплывает на поверхность, концентрат КС1 в виде пены обезвоживается, сушится и получается высококонцентрированное калийное удобрение; 2) метод извлечения хлористого калия, основанный на различной плотности компонентов и использованием центробежной силы аппарата гидроциклон.

Необходимо значительное расширение производства крупнокристаллического и гранулированного калия, так как мелкокристаллический калий имеет неудовлетворительные физические свойства, из него нельзя приготовить высококачественную тукосмесь с гранулированным суперфосфатом и гранулированной аммиачной селитрой. Внесение такой тукосмеси центробежными разбрасывателями приводит к расслоению (сегрегации) удобрений, следовательно, и неравномерному их внесению. Крупнокристаллический калий меньше поглощается почвой (как и гранулированный суперфосфат) и более длительное время находится в доступном для растений состоянии. При внесении хлористого калия в крупных кристаллах необменное поглощение калия почвой снижается на 30% и больше вследствие меньшего контакта его с почвой, поэтому его использование большее эффективно.

Калийная соль (41-44% К₂О) получается путем смешивания хлористого калия с сырыми калийными солями, чаще с тонко размолотым сильвинитом, а иногда и каинитом. Смешанные калийные соли - наиболее подходящее удобрение для свеклы, овощных культур семейства крестоцветных (брюквы, капусты, редиса, турнепса), моркови и других растений, отзывающихся на натрий, магний (на легких почвах) и другие элементы. По внешнему виду калийная соль - мелкие пестроокрашенные кристаллы. По техническим требованиям содержит не менее 40% К₂О. Выпускается и 30%-я калийная соль - смесь сильвинита с каинитом.

Сульфат калия-магния (шенит) - калимагнезия - двойная соль сернокислого калия и магния (K₂SО₄∙MgSО₄) содержит 26-28% К₂О. Получают из каинито-лангбейнитовой породы; используется под картофель, особенно на легких почвах.

Калимаг (16-19% К₂О) производится из лангбейнита (K₂SО₄∙2MgSО₄) после размалывания минерала и удаления из него NaCl выщелачиванием. Примерный химический состав этого удобрения: K₂SО₄- 39%, MgSО₄- 55, NaCl - 1, нерастворимого остатка - 5%.

Сульфат калия (K₂SО₄) содержит 45-52% К₂О. Производится методами обменного разложения КС1 и MgSО₄ и термического восстановления. Сульфат калия производится путем переработки лангбейнитовой соли. Это удобрение обладает хорошими физическими свойствами, совершенно негигроскопично и не слеживается. Оно особенно ценно для культур, чувствительных к хлору (картофеля, табака).

Калий-электролит (39-42% К₂О) представляет собой смесь КС1 и хлоридов натрия и магния. Отход, получающийся при производстве магния из карналлита, выпускается в Соликамске.

Калийсодержащая цементная пыль (14-35% К₂О) - отход производства цемента, содержащий карбонат (К₂СО₃), бикарбонат (КНСО₃) и сульфат калия (K₂SО₄). В ней содержатся также СаСО₃, MgO (3-4%), кремнекислота, полуторные окислы и некоторые микроэлементы. Отсутствие хлора в цементной пыли позволяет с успехом применять ее под культуры, чувствительные к нему (картофель, гречиху, виноград, табак, цитрусовые и др.). Она хорошо растворима в воде и вполне доступна растениям. Однако содержащийся в ней К₂СО₃ обладает высокой гигроскопичностью и расплывается на воздухе. Цементную пыль можно использовать для приготовления фосфата калия, а также гранулировать.

Зола используется как местное калийно-фосфатно-известковое удобрение. Хорошее удобрение для всех культур, а для чувствительных к хлору она лучше соликамских калийных удобрений. Калий в золе содержится в виде К₂СО₃ - поташа. Фосфор золы усваивается растениями не хуже, чем из преципитата и томасшлака и, в отличие от суперфосфата, не связывается в труднорастворимые фосфорные соединения. Наличие в золе извести устраняет отрицательное действие поташа на структуру почвы. В золе содержатся также и микроэлементы, количество калия, фосфора и кальция в ней зависит от почвенно-климатических условий, вида растения, его возраста и т.д. Доза золы под вспашку или культивацию в качестве удобрения 5-6 ц/га. Торфяную золу и отзол для нейтрализации кислотности вносят в количестве 1,5-3 т/га (лучше всего под вспашку).

Об обеспеченности сельскохозяйственных культур калием наиболее объективно можно судить по содержанию его в почве в обменной форме. Обеспеченность пахотных почв калием в нашей стране лучше, чем фосфором, однако более одной трети площадей имеют низкий и средний уровень его содержания и нуждаются во внесении калийных удобрений.

Эффективность калийных удобрений зависит от типа и гранулометрического состава почвы, наличия усвояемого калия в почве, потребности культуры в нем, следовательно, и насыщенности севооборота интенсивными культурами, количества атмосферных осадков и температуры, степени унавоженности почвы, от уровня применения азотно-фосфорных удобрений, способа заделки удобрения, формы калийного удобрения, применяемого под ту или иную культуру, и т.д. Высокоэффективны калийные удобрения на дерново-подзолистых почвах, красноземах, серых лесных почвах и северных черноземах. Особенно бедны обменным калием дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы, осушенные торфяники и торфяно-болотные почвы.

Основные пути повышения эффективности калийных удобрений [13], следующие:

- правильное их применение с учетом природно-экономических условий районов и обеспечения почвы подвижными формами калия;

- повышение уровня культуры земледелия, окультуренности почв, оптимальное насыщение почвы севооборотов другими видами удобрений, т.е. сбалансированное питание сельскохозяйственных культур калием в сочетании с другими питательными элементами;

- известкование кислых почв;

- внесение калия в севообороте, прежде всего, под культуры с высокой отзывчивостью на калий и окупаемостью калийных удобрений урожаем (картофель, сахарная свекла, овощи, кормовые корнеплоды, травы и др.);

- подбор форм калийных удобрений с учетом биологических требований сельскохозяйственных культур. Так, сернокислый и хлористый калий в равной степени влияют на повышение урожая большинства сельскохозяйственных культур - зерновых, льна, конопли, хлопчатника, чайного куста, овощей, трав, ранних, среднеранних и среднеспелых сортов картофеля. Бесхлорные формы калия способствуют повышению урожайности гречихи, проса и некоторых сортов табака, увеличению содержания сахара в ягодах отдельных сортов винограда, содержанию крахмала в клубнях поздних сортов картофеля и улучшению качества льноволокна;

- правильный подбор сроков и способов внесения удобрений. В большинстве зон страны эффективность калийных удобрений возрастает при внесении их осенью под зяблевую вспашку (кроме песчаных почв и заливаемых пойм). Этим достигаются равномерное распределение калия в пахотном слое почвы и вымывание хлора в нижележащие горизонты в осенне-зимний и весенний периоды;

- оптимизация доз калийных удобрений с учетом складывающихся и прогнозируемых метеорологических условий. При низкой температуре затрудняется поступление калия в растения. Калийные удобрения в большинстве случаев улучшают физические свойства зерна, особенно если избыточное количество осадков выпадает в июле, в период его налива и созревания (больше 80 мм), при недостатке калия в этот период формируется мелкое и щуплое зерно.

- полное обеспечение оптимальными дозами калия в сочетании с другими питательными элементами торфяных, как вновь осваиваемых, так и старопахотных, торфяно-болотных почв, которые очень бедны этим элементом (0,02-0,3 % валового содержания). В этих почвах калий весьма подвижен, не накапливается в пахотном слое и практически полностью используется растениями в первый год внесения. Действие удобрений возрастает при двойном регулировании (орошении и осушении) этих почв. Особенно эффективно применение удобрений на этих почвах под овощи и кормовые корнеплоды.

 

 

КОМПЛЕКСНЫЕ УДОБРЕНИЯ

 

 

Комплексные удобрения содержат два и более основных питательных для растений элементов (азот, фосфор, калий). В их состав могут входить также магний, сера и микроэлементы. В зависимости от способа приготовления комплексные удобрения можно разделить на три основных вида.

1. Сложные удобрения производят в едином технологическом цикле в результате химического взаимодействия исходных компонентов. В каждой молекуле или грануле этого вида удобрения содержатся два и более питательных элементов.

2. Сложносмешанные удобрения получают «мокрым способом» - смешиванием порошкообразных односторонних удобрений с последующим или одновременным введением в смесь аммиакатов, различных кислот и других азот- и фосфорсодержащих продуктов, а также аммиака, пара и воды.

3. Смешанные удобрения производят путем механического смешивания двух и более простых удобрений в гранулированном (гранулированные тукосмеси) или порошкообразном (порошкообразные тукосмеси) виде.

4. Жидкие (ЖКУ) и суспензированные (СЖКУ) комплексные удобрения, производство которых основано на взаимодействии разных жидких, газообразных и твердых продуктов и различных суспензирующих добавок.

 

 

Сложные удобрения

 

 

Сложные удобрения имеют следующие преимущества:

- высокая концентрация питательных элементов, отсутствие или небольшое содержание балластных компонентов (Na, C1 и др.);

- меньшие расходы на хранение, перевозку и внесение удобрений; часто эти расходы превышают затраты на приготовление удобрений; затраты на доставку, хранение и внесение в почву сложных удобрений по сравнению с простыми примерно на 10% меньше;

- наличие в одной грануле твердых комплексных удобрений нескольких питательных элементов приводит к более равномерному их распределению по поверхности почвы.

- отсутствие добавочных компонентов (Cl, Na и др.) позволяет применять эти удобрения в условиях, где нежелательна повышенная концентрация солей, т.е. в засушливых условиях или при удобрении культур, чувствительных к повышению осмотического давления почвенного раствора (лен, огурцы);

- высокая эффективность удобрений при наличии в общих очагах азотных удобрений, фосфатов и калия.

В ассортименте сложных удобрений нашей страны преобладает аммофос. Из трехкомпонентных удобрений с выровненным соотношением питательных веществ (1:1:1) преимущественно применяются нитрофоска и нитроаммофоска, а из двухкомпонентных - нитрофос и нитроаммофос. За последние годы в ассортименте появились азофоска, диаммоний фосфат, ЖКУ, диаммофоска, аммофосфат, кристаллин и др. В различных зонах изучалась эффективность карбоаммофоски и карбоаммофоса.

В перспективе расширится ассортимент высококонцентрированных твердых и жидких комплексных удобрений на основе использования полифосфорных кислот. Наиболее распространены ЖКУ марки 10:34:0 и такие формы, как полифосфат кальция, полифосфат аммония и др. С расширением применения высококонцентрированных удобрений повысится роль сложных удобрений с добавлением микроэлементов, магния и др.

Важнейший показатель качества сложных удобрений - растворимость питательных компонентов, входящих в их состав, в воде и других растворах.

Технологические способы получения сложных удобрений условно можно разделить на две основные группы: 1) на основе азотнокислотного разложения фосфатного сырья (нитрофосы, нитрофоски); 2) получение их с использованием фосфорных кислот (нитроаммофосы, нитроаммофоски, диаммонитрофоски, диаммофосы, карбоаммофосы, карбоаммофоски, аммофосы). До недавнего времени получение сложных удобрений базировалось на основе азотнокислотного разложения фосфатного сырья. Сейчас широко используются технологические схемы с использованием фосфорной кислоты. В качестве азотного компонента применяют аммиачную селитру (нитрат аммония), мочевину (карбамид), сернокислый аммоний (сульфат аммония) в твердом и жидком виде.

Из фосфорсодержащих компонентов используется в основном фосфорная кислота, получаемая из апатитов и фосфоритов, а также другие фосфорсодержащие продукты. Для производства сложных удобрений используется высококачественное фосфорное сырье с повышенным содержанием фосфора, низким содержанием примесей, особенно полуторных окислов. В фосфорных рудах обычно содержится значительное количество примесей, поэтому практически все они подлежат обогащению. Фосфориты, в которых отношение Fe₂O₃:Р₂О₅ превышает 8-10, не используются для производства водорастворимых фосфорных и сложных удобрений.

Для производства сложных удобрений используют фосфорную, полифосфорную кислоту (или суперфосфорную) кислоту, содержащую 75-77% Р₂0₅. Более половины фосфора в этой кислоте находится в полифосфорной форме (42% в пирофосфорной форме Н₄Р₂О₇, 8% в триполифосфорной Н₅Р₃О₁₀, 1% в тетраполифосфорной H₆P₄О₁₃), a примерно половина (49% Р₂О₅) - в ортофосфорной форме. Из калийсодержащих компонентов при получении сложных удобрений применяют хлористый калий.

Сложные удобрения состоят из трех основных питательных элементов: азота, фосфора и калия (в основном нитрофоски) и различаются по способу выделения из раствора избыточного кальция:

- частичное вымораживание Ca(NO₃)₂, выделение нитрофоски из раствора с последующей обработкой аммиаком и добавкой KCl или K₂SO₄; NPK 40-50%;

- карбонатная схема – нитрат кальция и фосфорную кислоту обрабатывают аммиаком и углекислотой с последующей добавкой KCl и гранулированием; NPK 35-37%;

- сульфатная схема - нитрат кальция и фосфорную кислоту обрабатывают сульфатом аммония с последующей добавкой KCl; в нитрофоске - NPK 33-36%;

- сернокислотная схема – избыток кальция связывается серной кислотой с последующей обработкой раствором аммиака и добавлением KCl; NPK 35%;

- фосфатная схема – фосфатное сырьё разлагают смесью азотной и фосфорной кислот в соотношении, определяемом заданным отношением N:P₂O₅ в готовом продукте; полученный раствор содержит Ca(NO₃)₂, фосфорную и азотную кислоты; его подвергают аммонизации, добавляют хлористый калий, гранулируют и сушат; NPK 50%;

Особенностью нитрофосок и нитрофосов является наличие водорастворимого фосфора (не более 50-60% от усвояемого). Это не снижает их агрономической эффективности по сравнению с эквивалентным набором полностью водорастворимых удобрений. Сейчас нитрофоски широко используются как основное удобрение под многие сельскохозяйственные культуры, а также при локальном внесении, особенно под картофель. Нитрофосы используют как основное удобрение под зерновые и кормовые культуры, а также на лугах и пастбищах, хорошо обеспеченных калием.

Технология производства нитрофосок (нитрофосфатов), основанная на разложении фосфатного сырья азотной кислотой или ее смесью с другими кислотами, широко используется в зарубежных странах, где существует недостаток серосодержащего сырья.

Сложные удобрения, получаемые путем нейтрализации фосфорной и азотной кислот аммиаком, - нитроаммофосы, нитроаммофоски и диаммонитрофоски. Эти соединения хорошо растворимы в воде. Суммарное содержание питательных веществ в нитроаммофоске около 50%, а в нитроаммофосе 46%, в том числе в водорастворимой форме - более 90%.

Нитроаммофоска марки 17:17:17 получается в результате введения хлористого калия как калийного компонента. При введении сернокислого калия получается марка 16:16:16. Эти удобрения универсальны и используются на всех типах почв в качестве основного, а под сахарную свеклу и картофель также и при посеве.

При нейтрализации фосфорных кислот аммиаком получают фосфаты аммония – аммофос (NH₄H₂PO₄) и диаммофос (NH₄)₂HPО₄. Аммофос содержит 10-12% N и 46-50% Р₂О₅; диаммофос, производимый из апатитов, - 18% N и 50% Р₂О₅, а из фосфоритов Каратау - 16-17% N и 41-42% Р₂О₅. Аммофос обладает хорошими физико-химическими и механическими свойствами, не нуждается в применении кондицирующих добавок при гранулировании. Аммофос и диаммофос - физиологически кислые удобрения, поэтому при внесении они несколько подкисляют почву.

Аммофос преимущественно применяется в качестве рядкового удобрения под различные сельскохозяйственные культуры, можно использовать и как основное удобрение, например под хлопчатник и другие культуры. Это хороший компонент для приготовления тукосмесей, так как характеризуется хорошей совместимостью со всеми стандартными удобрениями. Недостатком его является неуравновешенное содержание в нем азота и фосфора (1:4), что ограничивает его самостоятельное использование.

Диаммофос имеет лучшее соотношение азота и фосфора (1:2,5), но худшие физические свойства. Его также можно широко использовать для внесения в рядки и в подкормку под технические и овощные культуры. Однако из-за высокой стоимости применение его в качестве удобрения ограничено; используется в животноводстве в качестве кормовой добавки.

При добавлении к аммофосу и диаммофосу хлористого калия производят тройные удобрения (США, Англия, Япония и Индия), что связано с широкими возможностями использования больших запасов серы и крупным производством серной кислоты, что обеспечивает получение фосфорной кислоты и сложных удобрений на ее основе. Обладая рядом положительных качеств (хорошие физические свойства, высокая концентрация питательных веществ, хорошая смешиваемость с другими удобрениями), эти удобрения имеют существенные недостатки - неудовлетворительное соотношение между азотом и фосфором. Используют для получения преимущественно смешанных удобрений с более уравновешенным соотношением между азотом и фосфором.

Полифосфаты аммония получают путем аммонизации полифосфорных кислот (метафосфорной НРО₃, пирофосфорной Н₄Р₂О₇, триполифосфорной Н₅Р₃О₁₀, тетраполифосфорной H₆P₄О₁₃ и др.).

Максимальная концентрация Р₂О₅ в смеси полифосфорных кислот составляет 83%. При обычном атмосферном давлении и температуре образуется полифосфат аммония с содержанием 13-15% NH₃ и 60-65% Р₂О₅, полифосфаты аммония хорошо растворимы в воде. Они удерживают в растворе и микроэлементы (цинк, медь, железо), которые дают нерастворяющиеся соли с ортофосфатами. Они хелатируются полифосфорными кислотами, сохраняясь в доступном для растений состоянии. Физические свойства полифосфатов аммония хорошие, гранулы прочные. Они являются хорошим компонентом для тукосмешения. Например, добавив к ним аммиачную селитру и хлорид калия, приготовляют тройное удобрение с суммарным содержанием 60% д.в. С такой же концентрацией можно выпускать сложное удобрение, смешав полифосфат аммония с мочевиной и хлоридом калия.

В почве протекают процессы гидролиза полифосфатов, которые тем интенсивнее, чем выше биологическая активность среды.